JP2012196397A - Drum-type washing machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、洗濯物を収容した回転ドラムを洗濯、脱水等の各工程に応じた回転数で駆動するために、インバータ回路によりドラムモータを駆動するドラム式洗濯機に関する。 The present invention relates to a drum type washing machine in which a drum motor is driven by an inverter circuit in order to drive a rotating drum containing laundry at a rotational speed corresponding to each process such as washing and dehydration.
ヒートポンプによる除湿乾燥方式を用いたドラム式洗濯乾燥機の構造の一例を、図5及び図6に示す。図5は、ドラム式洗濯機の要部構成を示す断面図、図6は、その内部背面図である。 An example of the structure of a drum-type washing / drying machine using a dehumidifying and drying system using a heat pump is shown in FIGS. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the main part of the drum type washing machine, and FIG. 6 is a rear view thereof.
この洗濯機では、洗濯機本体1内に、図示しないサスペンション構造によって水槽2が宙吊り状態に支持されている。水槽2内には、有底円筒形に形成された回転ドラム3が、その軸心方向を正面側から背面側に向けて下向きに傾斜させて支持されている。水槽2の正面側には回転ドラム3の開口端に通じる衣類出入口4が形成され、洗濯機本体1の正面側の上向き傾斜面に設けられた開口部を開閉可能に閉じる扉5を開くことにより、衣類出入口4を通じて回転ドラム3内に対して洗濯物を出し入れすることができる。
In this washing machine, a
回転ドラム3には、その周面に水槽2内に通じる多数の透孔6が形成され、内周面の複数位置に攪拌突起(図示せず)が設けられている。この回転ドラム3は、水槽2の背面側に取り付けられたドラムモータ7によって正転及び逆転方向に回転駆動される。また、水槽2には、注水管路8及び排水管路9が配管接続され、図示しない注水弁及び排水弁の制御によって水槽2内への注水及び排水がなされる。
The rotating
扉5を開き回転ドラム3内に洗濯物及び洗剤を投入して、洗濯乾本体1の例えば前面上部に設けられた操作パネル10での操作により運転を開始させると、水槽2内には注水管路8から所定量の注水がなされ、ドラムモータ7により回転ドラム3が回転駆動されて洗濯工程が開始される。回転ドラム3の回転により、回転ドラム3内に収容された洗濯物は回転ドラム3の内周壁に設けられた攪拌突起によって回転方向に持ち上げられ、持ち上げられた適当な高さ位置から落下する攪拌動作が繰り返されるので、洗濯物には叩き洗いの作用が及んで洗濯がなされる。
When the
所要の洗濯時間の後、汚れた洗濯液は排水管路9から排出され、回転ドラム3を高速回転させる脱水動作により洗濯物に含まれた洗濯液を脱水し、その後、水槽2内に注水管路8から注水してすすぎ工程が実施される。このすすぎ工程においても、回転ドラム3内に収容された洗濯物は、回転ドラム3の回転により攪拌突起により持ち上げられて落下する攪拌動作が繰り返されてすすぎ洗いが実施される。
After the required washing time, the dirty washing liquid is discharged from the drain pipe 9 and the washing liquid contained in the laundry is dehydrated by a dehydrating operation of rotating the
このドラム式洗濯乾燥機には、回転ドラム3内に収容した洗濯物を乾燥する機能が設けられ、循環送風経路11により、水槽2内の空気を排気して除湿し、加熱して乾燥させた空気を再び水槽2内に送風する。この循環送風経路11の途中には蒸発器12などの除湿手段、凝縮器13などの加熱手段からなるヒートポンプ、及び送風手段である循環ファン14が設けられている。蒸発器12と凝縮器13は図6に示すように、循環空気との熱交換部15をなして循環送風経路11の最低位部に配置されている。
This drum type washing and drying machine is provided with a function of drying the laundry stored in the
この循環ファン14を回転駆動することにより、循環送風経路11に空気の流れが発生して洗濯物を収容した回転ドラム3内の空気は透孔6を通じて水槽2から循環ファン14側への循環空気導入管路16に排気され、循環ファン14の上流に位置する蒸発器12に水分を結露させて除湿することと、凝縮器13との熱交換により加熱することとで常に乾燥した高温の空気とされる。
By rotating the
この乾燥した高温の空気は循環ファン14から水槽2への送風管路17に送り出されて水槽2内に送風される。水槽2内に送風された高温の乾燥空気は透孔6を通じて回転ドラム3内に入って衣類などの洗濯物に曝されながら水槽2へと抜け、再度循環空気導入管路16へと導入され、以上の循環送風経路11での空気の循環の繰り返しにより乾燥工程が実施される。
The dried high-temperature air is sent from the
この循環送風経路11を利用した乾燥工程では、循環送風経路11を循環される空気中に主として衣類などの洗濯物から発生する糸くずなどの異物が混じって循環し、蒸発器や凝縮器の目詰まり、循環ファン14の回転部への噛み込み、循環ファン14の内面への堆積といった乾燥工程を実施するのに支障を来し易いので、循環送風経路11の途中に、循環空気中の異物を除去するフィルタ18が設けられている。
In the drying process using the
以上のような構成のドラム式洗濯乾燥機のモータ駆動装置は、回転ドラム3を回転駆動するドラムモータ7用のインバータ回路と、ヒートポンプ用の圧縮機モータを駆動するインバータ回路の直流電圧の供給源を共用している。そのため、圧縮機モータの運転状態、あるいは、脱水運転とヒートポンプ乾燥運転を同時に行う脱水乾燥運転工程においては、交流電源電流が増加してコンセント容量をオーバーするおそれがある。
The motor driving device of the drum type washing and drying machine having the above-described configuration includes a DC voltage supply source for the inverter circuit for the
そのため、例えば特許文献1には、洗濯乾燥機の最大消費電力となる脱水乾燥運転時におけるドラムモータと圧縮機モータのそれぞれの入力、あるいは出力電力をそれぞれのモータ電流より推定演算することにより、交流電源電流がコンセント容量上限値以上にならないように制御することが開示されている。それにより、インバータ回路の直流電圧を安定して供給することができる。
For this reason, for example,
また、特許文献2には、モータ駆動用のインバータ回路に直流電圧Vdを供給するための整流回路と交流電源の間に、交流電源に直列に接続したリアクタを介して交流電源を短絡する手段を設けたモータ駆動回路が開示されている。短絡手段は、交流電源のゼロクロス時から所定のディレイ時間Tdを起点として、制御信号のパルス幅Twによって設定される期間に短絡動作を行う。電源電圧Vsの半周期に一回もしくは複数回、電源を短絡して力率を改善することにより、電源電圧変動が生じても電源装置の力率を最大値に保ちながら、インバータ回路に供給される直流電圧Vdを一定に制御できる。
洗濯乾燥機の機能向上を実現するために、例えば、脱水工程におけるドラムモータの回転をより高速化して、例えば、最高回転数を従来の1200min-1から1600min-1へ向上させることが要望されている。但し、コストの増大や、省エネルギーを考慮すると、モータを大型化することなく高速回転を可能にすることが望まれる。 In order to improve the function of the washing and drying machine, for example, it is desired to increase the rotation speed of the drum motor in the dehydration process, for example, to increase the maximum rotation speed from the conventional 1200 min −1 to 1600 min −1 . Yes. However, considering the increase in cost and energy saving, it is desirable to enable high-speed rotation without increasing the size of the motor.
しかし、モータを大型化することなく回転をより高速化させるためには、モータに対する供給電力を増大させる必要がある。一方、供給電力を増大させるとインバータ回路に供給する直流電圧の低下が伴う。特に、脱水工程と乾燥工程とを含む運転時における脱水工程において、ドラムモータ及び圧縮機モータを同時に駆動する並行駆動期間には、直流電源電圧の低下は非常に大きくなる。 However, in order to increase the rotation speed without increasing the size of the motor, it is necessary to increase the power supplied to the motor. On the other hand, when the supplied power is increased, the DC voltage supplied to the inverter circuit is reduced. In particular, in the dehydration process during the operation including the dehydration process and the drying process, the decrease in the DC power supply voltage becomes very large during the parallel drive period in which the drum motor and the compressor motor are simultaneously driven.
また、乾燥工程において、電源電圧の低下や、ヒートポンプ用の圧縮機モータ出力増大に伴い直流電圧が低下する状況下でも、循環ファンを安定動作させるために直流電圧を維持することが望まれる。 Further, in the drying process, it is desired to maintain the DC voltage in order to stably operate the circulation fan even under a situation where the DC voltage decreases with a decrease in the power supply voltage or an increase in the compressor motor output for the heat pump.
このような直流電圧の低下を回避して十分なレベルの直流電圧を維持し、ドラムモータ等に十分な電力を供給するために、昇圧回路により直流電圧を昇圧制御することを検討した。 In order to avoid such a drop in the DC voltage and maintain a sufficient level of DC voltage and supply sufficient power to the drum motor and the like, we studied boosting the DC voltage with a booster circuit.
昇圧回路の動作に必要な短絡手段は、ゼロクロスのタイミングで制御されている。ゼロクロスはフォトカプラなどにより構成され、交流電源の電圧に応じて、検出するパルス信号のエッジによりゼロクロスを検知している。しかし、フォトカプラのパルス信号の立ち上がり時及び立ち下がり時のエッジの検知と交流電源のゼロクロス点とのズレTa、Tbが、それぞれのズレ時間が数百μs程度ずれるため、電源電流のピーク値及び、各平滑コンデンサに印加される電流値が変化する。そのためパルス信号の立ち上がり時及び立ち下がり時のエッジの検知と交流電源のゼロクロス点とのズレTa、Tbのズレを補正する必要がある。特許文献1及び2に開示された技術は、このような要求に応じるものではない。
The short-circuit means necessary for the operation of the booster circuit is controlled at the zero cross timing. The zero cross is constituted by a photocoupler or the like, and the zero cross is detected by the edge of the pulse signal to be detected according to the voltage of the AC power supply. However, since the deviation Ta and Tb between the detection of the edge at the rising and falling edges of the pulse signal of the photocoupler and the zero cross point of the AC power supply are shifted by about several hundred μs, the peak value of the power supply current and The current value applied to each smoothing capacitor changes. Therefore, it is necessary to correct the deviations Ta and Tb between the detection of the edge at the rise and fall of the pulse signal and the zero cross point of the AC power supply. The techniques disclosed in
従って、本発明は、インバータ回路に供給する直流電圧を昇圧回路により昇圧し、昇圧回路の動作に必要な短絡手段を動作させる基準となるゼロクロス検知回路のパルス信号の立ち上がりと立ち下がりのズレを補正し、安定した回路動作を可能にするモータ駆動装置を備えたドラム式洗濯機を提供することを目的とする。 Therefore, according to the present invention, the DC voltage supplied to the inverter circuit is boosted by the booster circuit, and the deviation of the rise and fall of the pulse signal of the zero-cross detection circuit that is a reference for operating the short-circuit means necessary for the operation of the booster circuit is corrected. Then, it aims at providing the drum type washing machine provided with the motor drive device which enables the stable circuit operation | movement.
前記課題を解決するために、本発明のドラム式洗濯機は、水平方向または傾斜方向に回転中心軸を有する回転ドラムと、前記回転ドラムを回転可能に保持している水槽と、前記回転ドラムを回転駆動するドラムモータと、交流電源からの交流を整流する整流回路と、前記整流回路の出力端子に接続された平滑用コンデンサと、前記平滑用コンデンサに並列に接続され、前記ドラムモータを駆動制御する第1インバータ回路と、前記交流電源の一端と前記整流回路の一端に直列に接続されたリアクタ、及び前記リアクタの一端と前記整流回路入力側の一端との間に一端が接続され、他端が前記交流電源の他端に接続された短絡制御素子を有する短絡回路と、前記第1インバータ回路を駆動するとともに、一連の洗濯動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記交流電源の電圧のゼロクロスを検出するゼロクロス検出回路と、前記ドラムモータの回転数を検知する回転数検知部と、前記平滑用コンデンサの両端に出力される直流電圧Vdを検知する直流電圧検知部と、前記短絡制御素子を導通させる短絡信号を生成する短絡信号生成部を具備し、前記短絡信号生成部は、少なくとも脱水工程の一部期間において、前記短絡信号を前記交流電源電圧のゼロクロス検出点を起点として生成し、前記短絡信号のパルス幅Twを、前記ドラムモータの目標回転数Ntに応じて設定された前記直流電圧Vdの目標電圧Vt、及び前記直流電圧Vdの検出値に基づいて設定し、前記直流電圧Vdが、前記ドラムモータの目標回転数Ntを得るために必要な一定の大きさになるように、前記短絡信号のパルス幅Twを制御することを特徴とするドラム式洗濯機であって、前記ゼロクロス検出回路から検出するパルス信号のエッジによるゼロクロス点において、パルス信号の立ち上がり時及び立ち下がり時のエッジの検知と交流電源のゼロクロス点とのズレTa、Tbを同じ時間のズレに補正するものである。 In order to solve the above problems, a drum-type washing machine of the present invention includes a rotating drum having a rotation center axis in a horizontal direction or an inclined direction, a water tank holding the rotating drum rotatably, and the rotating drum. A drum motor that is driven to rotate, a rectifier circuit that rectifies alternating current from an AC power supply, a smoothing capacitor connected to the output terminal of the rectifier circuit, and connected in parallel to the smoothing capacitor to drive and control the drum motor A first inverter circuit, a reactor connected in series with one end of the AC power supply and one end of the rectifier circuit, and one end connected between one end of the reactor and one end of the rectifier circuit input side, the other end Comprises a short circuit having a short circuit control element connected to the other end of the AC power supply, and a controller for driving the first inverter circuit and controlling a series of washing operations. The control unit includes a zero-cross detection circuit that detects a zero-cross of the voltage of the AC power source, a rotation speed detection unit that detects the rotation speed of the drum motor, and a DC voltage Vd that is output across the smoothing capacitor. A DC voltage detection unit for detecting; and a short-circuit signal generation unit for generating a short-circuit signal for conducting the short-circuit control element, wherein the short-circuit signal generation unit transmits the short-circuit signal to the AC in at least a partial period of a dehydration process. A zero-cross detection point of the power supply voltage is generated as a starting point, and the pulse width Tw of the short circuit signal is set to the target voltage Vt of the DC voltage Vd set according to the target rotational speed Nt of the drum motor and the DC voltage Vd. Based on the detection value, the short-circuit voltage is set so that the DC voltage Vd has a certain magnitude necessary for obtaining the target rotational speed Nt of the drum motor. A drum-type washing machine that controls a pulse width Tw of a signal, and detects a rising edge and a falling edge of a pulse signal at a zero cross point by an edge of the pulse signal detected from the zero cross detection circuit. And the zero-cross point of the AC power supply are corrected to the same time deviations Ta and Tb.
本発明のドラム式洗濯機によれば、短絡信号が交流電源のゼロクロス検出点からのズレが、ゼロクロス検出回路の立ち上がり時と立ち下がり時とで時間のズレなしで生成することで、電源電流のピーク値及び、各平滑コンデンサに印加される電圧、電流値が同じとなり、力率改善及び、偏っていた平滑コンデンサの電圧、電流の平均化により、高耐電圧、長寿命の平滑用コンデンサを必要とせず、低いコストで実現することができ、電流値を平均化することで、部品の負荷を少なくできるため、直流電圧Vdをさらに高く設定でき、脱水運転とヒートポンプ乾燥運転を同時に行う脱水乾燥運転工程において、これまでより高速の脱水回転数が実現、もしくはヒートポンプの高回転状態が維持でき、洗濯・乾燥時間を低減するドラム式洗濯機を提供することができる。 According to the drum type washing machine of the present invention, the short circuit signal is generated from the zero crossing detection point of the AC power supply without the time difference between the rising time and the falling time of the zero crossing detection circuit. The peak value, the voltage applied to each smoothing capacitor, and the current value are the same. A smoothing capacitor with high withstand voltage and long life is required by improving the power factor and averaging the smoothing capacitor voltage and current. Can be realized at low cost, and by averaging the current value, the load on the parts can be reduced, so that the DC voltage Vd can be set higher, and the dehydration drying operation in which the dehydration operation and the heat pump drying operation are performed simultaneously. In the process, a drum-type washing machine that realizes faster dehydration rotation speed than before, or can maintain the high rotation state of the heat pump, reducing the washing and drying time. It can be provided.
本発明のドラム式洗濯機は、上記構成を基本として以下のような態様をとることができる。 The drum type washing machine of the present invention can take the following aspects based on the above-described configuration.
すなわち、上記構成において、少なくとも圧縮機を具備し、前記水槽内の空気を循環経路を通じて導入して除湿及び加熱する乾燥手段と、前記圧縮機を駆動する圧縮機モータと、前記平滑用コンデンサに並列に接続され、前記圧縮機モータを駆動制御する第2インバータ回路とを更に備え、前記制御部は、前記第1インバータ回路とともに前記第2インバータ回路を駆動するように構成され、前記制御部は、脱水工程と乾燥工程とを含む運転を行うために前記ドラムモータ及び前記圧縮機モータを同時に並行駆動する際に、前記ゼロクロス検出回路から検出されるゼロクロス点のズレTa、Tbを同じ時間のズレに補正する制御部により生成される前記短絡信号のパルス幅Twを制御し、前記直流電圧Vdを昇圧させるように制御を行うことが好ましい。 That is, in the above-described configuration, at least a compressor is provided, and a drying unit that introduces air in the water tank through a circulation path to dehumidify and heat, a compressor motor that drives the compressor, and the smoothing capacitor are connected in parallel. And a second inverter circuit that drives and controls the compressor motor, and the control unit is configured to drive the second inverter circuit together with the first inverter circuit, and the control unit includes: When the drum motor and the compressor motor are simultaneously driven in parallel to perform an operation including a dehydration process and a drying process, the zero cross point deviations Ta and Tb detected by the zero cross detection circuit are set to the same time deviation. Control the pulse width Tw of the short circuit signal generated by the control unit to be corrected, and control to boost the DC voltage Vd Preferred.
脱水工程では、前記目標回転数Ntが所定の大きさ以下の期間は前記短絡回路による前記直流電圧Vdの昇圧制御を行わず、目標回転数Ntが所定の大きさを超えた後の期間に前記直流電圧Vdの昇圧制御を行う構成とすることができる。 In the dehydration step, the boost control of the DC voltage Vd by the short circuit is not performed during the period in which the target rotational speed Nt is equal to or less than a predetermined magnitude, and in the period after the target rotational speed Nt exceeds the predetermined magnitude. The boost control of the DC voltage Vd can be performed.
洗濯工程では、前記短絡信号を、脱水工程での前記目標電圧Vtよりも低い直流電圧Vdに対応した一定のパルス幅Twに設定する構成とすることができる。 In the washing process, the short circuit signal can be set to a constant pulse width Tw corresponding to the DC voltage Vd lower than the target voltage Vt in the dehydration process.
また、乾燥工程では、前記圧縮機モータを回転駆動する際に、前記短絡回路を動作させて前記直流電圧Vdを昇圧させるように制御を行う構成とすることができる。 In the drying process, when the compressor motor is driven to rotate, the short circuit can be operated to increase the DC voltage Vd.
以上の構成において、前記制御部は、フォトカプラなどを用いて前記交流電源の電圧のゼロクロスを検出するゼロクロス検出回路から検出するパルス信号のエッジによるゼロクロス点において、パルス信号の立ち上がり時及び立ち下がり時のエッジの検知と交流電源のゼロクロス点とのズレTa、Tbを同じ時間のズレに補正する制御を可能とする。 In the above configuration, the control unit uses a photocoupler or the like when the pulse signal rises and falls at the zero cross point due to the edge of the pulse signal detected from the zero cross detection circuit that detects the zero cross of the AC power supply voltage. It is possible to perform control for correcting the deviations Ta and Tb between the detection of the edge and the zero cross point of the AC power supply to the same time deviation.
上記構成において、前記ゼロクロス検出回路から検出されるゼロクロス点のズレTa、Tbを同じ時間のズレに補正する制御部は、前記ゼロクロス検出回路のパルスのハイ信号の時間Thighとロー信号の時間Tlowを比較し、時間の長い方のパルスのパルス発生時のエッジのゼロクロス点から、パルスの半周期T/2後を次のゼロクロス点と補正することを可能とする。 In the above-described configuration, the control unit that corrects the deviations Ta and Tb of the zero-cross point detected by the zero-cross detection circuit to the same time deviation includes the high signal time High and the low signal time Tlow of the pulse of the zero-cross detection circuit. By comparison, it is possible to correct the half-cycle T / 2 after the half-cycle pulse as the next zero-cross point from the zero-cross point of the edge when the pulse having the longer time is generated.
または上記構成において、前記ゼロクロス検出回路から検出されるゼロクロス点のズレTa、Tbを同じ時間のズレに補正する制御部は、前記ゼロクロス検出回路のパルスのハイ信号の時間Thighとロー信号の時間Tlowを比較し、時間の長い方のパルスのパルス発生時のエッジのゼロクロス点から|Thigh―Tlow|/2の時間だけ、前記短絡信号のパルスの発生を遅らせるように補正することを可能とする。 Alternatively, in the above configuration, the control unit that corrects the deviations Ta and Tb of the zero-cross point detected by the zero-cross detection circuit to the same time deviation may include the high signal time Thigh and the low signal time Tlow of the pulse of the zero-cross detection circuit. And the generation of the short-circuit signal pulse can be corrected so as to be delayed by a time of | High-Tlow | / 2 from the zero cross point of the edge when the pulse of the longer pulse is generated.
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態におけるドラム式洗濯乾燥機のモータ駆動装置を示すブロック図である。なお、本実施の形態におけるドラム式洗濯乾燥機の全体構造は、図5及び図6に示したものと同様である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a motor driving device of a drum type washing / drying machine according to an embodiment of the present invention. The overall structure of the drum-type washing and drying machine in the present embodiment is the same as that shown in FIGS.
図1のモータ駆動装置は、ドラムモータ7、循環ファン14(図5参照)駆動用のファンモータ、及び熱交換部15(図6参照)用の圧縮機モータの駆動を制御する機能を有するが、図には、ドラムモータ7及び圧縮機モータ20の駆動に関与する部分のみを示す。ドラムモータ7及び圧縮機モータ20はそれぞれ、3相巻線を有するステータと、2極の永久磁石を有するロータとを備えた永久磁石同期モータである。
1 has a function of controlling driving of a
ドラムモータ7には、ロータ位置を検出する3つのロータ位置検出素子21a、21b、21cが設けられている。ロータ位置検出素子21a〜21cは、ロータ磁極位置に対応して電気角60度毎のロータ位置信号を出力する。ドラムモータ7は、第1インバータ回路22により回転駆動される。第1インバータ回路22は、6個のスイッチング素子23を3相ブリッジ接続して構成され、各スイッチング素子23に並列にフライホイールダイオード24が接続されている。各スイッチング素子23のオン/オフ状態は、第1駆動回路25によりPWM制御される。
The
一方、圧縮機モータ20は、第2インバータ回路26により回転駆動される。圧縮機モータ20にはロータ位置検出素子はなく、例えば、電流検出手段からの信号に基づいて位置センサレス正弦波駆動制御される。第2インバータ回路26は、第1インバータ回路22と同様、6個のスイッチング素子27を3相ブリッジ接続して構成され、各スイッチング素子27に並列にフライホイールダイオード28が接続されている。各スイッチング素子27のオン/オフ状態は、第2駆動回路29によりPWM制御される。
On the other hand, the
なお、実際にはこのモータ駆動装置には、循環ファン14用のファンモータを駆動するための第3インバータ回路及び第3駆動回路も設けられているが、その構成および動作は、第2インバータ回路26及び第2駆動回路と同様であるため、図示及び説明は省略する。
Actually, the motor drive device is also provided with a third inverter circuit and a third drive circuit for driving the fan motor for the
第1駆動回路25及び第2駆動回路29は、制御部30による制御を受けて動作する。制御部30には、ドラムモータ7のロータ位置検出素子21a〜21cが出力するロータ位置信号が入力される。このロータ位置信号に基づき、第1駆動回路25が各スイッチング素子23のオン/オフ状態をPWM制御することにより、ドラムモータ7のステータの3相巻線に対する通電が制御され、ロータが同期回転駆動される。制御部30はさらに、図示しないが、3つのロータ位置検出素子21a〜21cからのロータ位置信号に基づき、ロータの回転数、すなわちドラムモータ7の回転数Ndを検出する回転数検知部を有する。回転数検知部は、3つのロータ位置信号の状態が変わるたびにその周期を検出し、その周期からドラムモータ7の回転数Ndを算出する。
The
第1及び第2インバータ回路22、26に対する電力の供給は、交流電源31、短絡回路32及び整流部33により行なわれる。すなわち、交流電源31から供給される交流電圧Vsから、短絡回路32及び整流部33により直流電圧Vdが生成されて、第1及び第2インバータ回路22、26に印加される。
Supply of electric power to the first and
短絡回路32は、交流電源31と整流部33の間に直列に接続されたリアクタ34と、リアクタ34を介して交流電源31に並列に接続された短絡制御素子35により構成される。短絡制御素子35は、例えば、ダイオードブリッジとIGBTもしくは、バイポーラトランジスタ、MOSFETなどの電力半導体スイッチング素子で構成することができる。
The
整流部33は、全波整流回路36を備え、全波整流回路36には、平滑コンデンサ37、38の直列回路が並列に接続されている。平滑コンデンサ37、38の両端の直流電圧Vdが、第1インバータ回路22及び第2インバータ回路26に印加され、直流電力が3相交流電力に変換されて、ドラムモータ7及び圧縮機モータ20に供給される。
The
また、ゼロクロス検出回路39が設けられ、交流電源31の両端の交流電圧Vsが入力される。ゼロクロス検出回路39は、交流電圧Vsがゼロクロス点を通過し極性が変わるタイミングで、High信号からLow信号に、もしくはLow信号からHigh信号に切り替わるゼロクロス検出信号を出力し、制御部30に供給する。
In addition, a zero
制御部30はまた、平滑コンデンサ37、38の両端の直流電圧Vd、従って、第1及び第2インバータ回路22、26に印加される直流電圧Vdを検出する直流電圧検知部を備えている。さらに制御部30は短絡信号生成部を備え、少なくとも脱水工程の一部期間において、短絡回路32の短絡制御素子35を導通させるための短絡信号Psを生成する。
The
以上の構成を有するモータ駆動装置は、短絡回路32の動作に特徴を有する。短絡回路32は、短絡制御素子35が導通することにより、リアクタ34を介して交流電圧Vsを短絡させる。その短絡状態では交流電圧Vsの電力がリアクタ34に蓄積され、短絡制御素子35がオフとなったときに、蓄積された電力が整流部33に供給される。供給された電力は全波整流回路36により直流に変換され平滑コンデンサ37、38を充電して、出力直流電圧Vdを上昇させる。
The motor drive device having the above configuration is characterized by the operation of the
このような、昇圧動作を効果的に行うために、制御部30の短絡信号生成部は、ゼロクロス検出回路39が検出するゼロクロス検出点を起点として、電源電圧Vsの半周期毎に短絡信号Psを生成する。また、ドラムモータ7の目標回転数Ntに応じて、直流電圧Vdに対する目標電圧Vtが設定され、短絡信号Psのパルス幅Twは、目標電圧Vt、及び直流電圧Vdの検出値に基づいて設定される。例えば、直流電圧Vdが、ドラムモータ7の目標回転数Ntを得るために必要な一定の大きさになるように、パルス幅Twを制御する。
In order to effectively perform such boosting operation, the short circuit signal generation unit of the
短絡回路32の動作の例を、図2に示す。交流電源31の電圧Vsのゼロクロス検出点を起点として半周期毎に、パルス幅Twの短絡信号Psが生成される。短絡信号PsのHigh期間に短絡制御素子35が導通して交流電圧Vsによる短絡電流が流れ、リアクタ34に電力が蓄積される。短絡信号PsがLowになると、リアクタ34に蓄積された電力に基づく補助入力電流Iaが、全波整流回路36に流される。交流電圧Vsによる電流に補助入力電流Iaが重畳されて全波整流回路36への入力電流が形成される。補助入力電流Iaを重畳させることにより、平滑用コンデンサ37、38の両端の直流電圧Vdを上昇させることができる。
An example of the operation of the
図3(A)には、補助入力電流Iaにより、全波整流回路36への入力電流Ibが増大する様子を示す。図3(B)には比較のため、短絡回路32を動作させない場合の全波整流回路36への入力電流Ibを示す。
FIG. 3A shows how the input current Ib to the full-
脱水工程では、図4に示すように、各段階での目標回転数Ntに応じた昇圧制御が行われる。図4は、脱水工程の各段階における目標回転数Ntを示す。横軸が工程の各段階を示し、予備脱水、布はがし、本脱水の順に処理が行なわれる。予備脱水ではNt=320min-1であり、布はがしでは更に低回転数であるため、昇圧制御は不要である。なお、布はがしの段階から、ヒートポンプ動作のために圧縮機の駆動が開始される。 In the dehydration process, as shown in FIG. 4, pressure increase control is performed in accordance with the target rotational speed Nt at each stage. FIG. 4 shows the target rotational speed Nt at each stage of the dehydration process. The abscissa indicates each stage of the process, and processing is performed in the order of preliminary dewatering, cloth peeling, and main dewatering. In the preliminary dehydration, Nt = 320 min −1 , and when the cloth is peeled off, the rotation speed is lower, so that the pressure increase control is unnecessary. In addition, the driving of the compressor is started for the heat pump operation from the stage of cloth peeling.
本脱水の段階では、漸次回転数を上昇させる制御が行われる。この段階では、ドラムモータと圧縮機モータの並行運転が行なわれるので、直流電圧Vdが低下する場合がある。従って、本脱水の段階に入ったら昇圧動作を行なうことが望ましい。そのため、ドラムモータ7の目標回転数Ntに応じて昇圧する目標電圧Vtを変化させる。例えば、目標回転数Ntが420min-1までの期間には昇圧制御を行わない。目標回転数Ntが420〜1600min-1である期間には、目標電圧Vtを300Vとして短絡信号Psのパルス幅Twを制御する。420min-1までの期間に昇圧制御を行わないのは、低回転数の状態ではリアクタが発生するうなり音が目立つためであり、昇圧する必要性も低いからである。
In this dehydration stage, control for gradually increasing the rotational speed is performed. At this stage, since the drum motor and the compressor motor are operated in parallel, the DC voltage Vd may decrease. Therefore, it is desirable to perform a boosting operation when entering the final dehydration stage. Therefore, the target voltage Vt to be boosted is changed according to the target rotation speed Nt of the
乾燥工程では、昇圧することにより循環ファンの回転数を上げるように制御する。この時の目標電圧Vtは、例えば250V程度とする。それにより、電源低下や圧縮機モータ入力が増えて直流電圧が低下しても、循環ファンを安定動作させることができる。 In the drying process, control is performed to increase the rotation speed of the circulation fan by increasing the pressure. The target voltage Vt at this time is about 250V, for example. As a result, even if the power supply is lowered or the compressor motor input is increased and the DC voltage is lowered, the circulating fan can be stably operated.
しかし、制御部30の短絡信号生成部は、ゼロクロス検出回路39が検出するゼロクロス検出点を起点として、電源電圧Vsの半周期毎に短絡信号Psを生成するが、ゼロクロス検出回路39から検出するパルス信号のエッジによるゼロクロス点において、パルス信号の立ち上がり時及び立ち下がり時のエッジの検知と交流電源のゼロクロス点とのズレが、立ち上がり時Taと立下り時Tbの時間がずれている。
However, the short circuit signal generation unit of the
図7にはゼロクロス検出回路39の詳細図を、図8にはゼロクロス検出回路のゼロクロスと交流電源のゼロクロス点とのズレの様子を示す。
FIG. 7 shows a detailed view of the zero
ゼロクロス検出回路39のパルス信号の立ち上がり時及び立ち下がり時のエッジの検知と交流電源のゼロクロス点とのズレTa、Tbの時間がずれているため、平滑用コンデンサ37、38に入力される電流ピーク値が図9のように違う値となってしまう。また交流電源電流も同様に図10のように、半周期毎の交流電源電流ピーク値がずれてしまう。そこで、ゼロクロス検出回路39から検出されるゼロクロス点のズレTa,Tbを補正するために、ゼロクロス検出回路39のパルスのハイ信号の時間Thighとロー信号の時間Tlowの時間を比較し、時間の長い方のパルス発生時のエッジのゼロクロス点から、パルスの半周期T/2後を次のゼロクロス点と補正する。例えば、図8を例にして説明すると、Thighの時間が約10.3ms、Tlowの時間が約9.7msであり、Thighの時間の方の時間が長いため、Thighのパルスの発生時のゼロクロス点(交流電源の立ち上がりのゼロクロスからTaずれた点)をゼロクロスとし、次のゼロクロスは前記Thighのパルスの発生時のゼロクロス点からT/2後の点を次のゼロクロスとする。このようにすることで、Ta,Tbの値を同じにできるため、平滑用コンデンサ37、38に入力される電流ピーク値が同じ値となり、また交流電源電流の半周期毎の交流電源電流ピーク値も同じ値に補正できる。
Current peaks input to the smoothing
また、ずれの補正はゼロクロス検出回路のパルスのハイ信号の時間Thighとロー信号の時間Tlowを比較し、時間の長い方のパルス発生時のエッジのゼロクロス点から
|Thigh―Tlow|/2の時間分だけ、前記短絡信号のパルスの発生を遅らせるように補正することもできる。例えば、図8を例にして説明すると、Thighの時間が約10.3ms、Tlowの時間が約9.7msであり、Thighの時間の方の時間が長いため、Thighのパルスの発生時のゼロクロス点(交流電源の立ち上がりのゼロクロスからTaずれた点)を|Thigh―Tlow|/2=0.3msだけ遅らせて、パルスを発生させることで、Ta,Tbの値を同じにできるため、平滑用コンデンサ37、38に入力される電流ピーク値が同じ値となり、また交流電源電流の半周期毎の交流電源電流ピーク値も同じ値に補正できる。
The correction of the deviation is made by comparing the high signal time Thigh of the pulse of the zero cross detection circuit with the low signal time Tlow, and the time of | High−Tlow | / 2 from the zero cross point of the edge when the longer pulse is generated. It is also possible to correct so as to delay the generation of the short-circuit signal pulse by the amount. For example, referring to FIG. 8, since the High time is about 10.3 ms and the Tlow time is about 9.7 ms, and the High time is longer, the zero crossing at the time of generation of the High pulse occurs. By delaying the point (the point shifted by Ta from the zero crossing of the AC power supply rise) by | High-Tlow | /2=0.3 ms and generating pulses, the values of Ta and Tb can be made the same, so that smoothing The current peak values input to the
以上のように、本実施の形態のドラム式洗濯乾燥機は、リアクタ34と短絡制御素子35からなる短絡回路32を備え、短絡制御素子35を導通させる短絡信号を、交流電源31の電圧のゼロクロス検出点を起点として生成する。そして、短絡信号のパルス幅Twは、ドラムモータ7の目標回転数Ntに応じて設定された直流電圧Vdの目標電圧Vt、及び直流電圧Vdの検出値に基づいて設定される。このとき起点となるゼロクロスをThighとTlowを比較し、補正することにより、インバータ回路22、29に供給する直流電圧Vdを、状況に応じた適切な条件で昇圧制御することが可能であり、電源電流及び平滑コンデンサの電流ピークを半周期毎にずれることなく制御でき、ドラムモータ7、循環ファン14駆動用のファンモータ、及び熱交換部用の圧縮機モータ20の駆動を、安定して制御することが可能である。
As described above, the drum type washing and drying machine of the present embodiment includes the
本発明のドラム式洗濯機によれば、インバータ回路に対して直流電圧を安定して供給することが可能であり、ヒートポンプによる除湿乾燥方式を用いた洗濯乾燥機に有用である。 According to the drum type washing machine of the present invention, it is possible to stably supply a DC voltage to the inverter circuit, which is useful for a washing and drying machine using a dehumidifying and drying method using a heat pump.
1 洗濯機本体
2 水槽
3 回転ドラム
4 衣類出入口
5 扉
6 透孔
7 ドラムモータ
8 注水管路
9 排水管路
10 操作パネル
11 循環送風経路
12 蒸発器
13 凝縮器
14 循環ファン
15 熱交換部
16 循環空気導入管路
17 送風管路
18 フィルタ
20 圧縮機モータ
21a、21b、21c ロータ位置検出素子
22 第1インバータ回路
23、27 スイッチング素子
24、28 フライホイールダイオード
25 第1駆動回路
26 第2インバータ回路
29 第2駆動回路
30 制御部
31 交流電源
32 短絡回路
33 整流部
34 リアクタ
35 短絡制御素子
36 全波整流回路
37、38 平滑コンデンサ
39 ゼロクロス検出回路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記回転ドラムを回転可能に保持している水槽と、
前記回転ドラムを回転駆動するドラムモータと、
交流電源からの交流を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力端子に接続された平滑用コンデンサと、
前記平滑用コンデンサに並列に接続され、前記ドラムモータを駆動制御する第1インバータ回路と、
前記交流電源の一端と前記整流回路の一端に直列に接続されたリアクタ、及び前記リアクタの一端と前記整流回路入力側の一端との間に一端が接続され、他端が前記交流電源の他端に接続された短絡制御素子を有する短絡回路と、
前記第1インバータ回路を駆動するとともに、一連の洗濯動作を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、フォトカプラを用いて前記交流電源の電圧のゼロクロスを検出するゼロクロス検出回路と、前記ドラムモータの回転数を検知する回転数検知部と、前記平滑用コンデンサの両端に出力される直流電圧Vdを検知する直流電圧検知部と、前記短絡制御素子を導通させる短絡信号をゼロクロス検知回路から検出する交流電源のゼロクロスのタイミングで生成する短絡信号生成部を具備し、
前記短絡信号生成部は、少なくとも脱水工程の一部期間において、前記短絡信号を前記交流電源電圧のゼロクロス検出点を起点として生成し、前記短絡信号のパルス幅Twを、前記ドラムモータの目標回転数Ntに応じて設定された前記直流電圧Vdの目標電圧Vt、及び前記直流電圧Vdの検出値に基づいて設定し、前記直流電圧Vdが、前記ドラムモータの目標回転数Ntを得るために必要な一定の大きさになるように、前記短絡信号のパルス幅Twを制御することを特徴とするドラム式洗濯機であって、
前記ゼロクロス検出回路から検出するパルス信号のエッジによるゼロクロス点において、パルス信号の立ち上がり時及び立ち下がり時のエッジの検知と交流電源のゼロクロス点とのズレTa、Tbを同じ時間のズレに補正するドラム式洗濯機。 A rotating drum having a central axis of rotation in the horizontal or inclined direction;
A water tank rotatably holding the rotating drum;
A drum motor for rotating the rotary drum;
A rectifier circuit for rectifying the alternating current from the alternating current power supply;
A smoothing capacitor connected to the output terminal of the rectifier circuit;
A first inverter circuit connected in parallel to the smoothing capacitor and drivingly controlling the drum motor;
One end of the AC power supply and one end of the rectifier circuit connected in series, one end connected between one end of the reactor and one end of the rectifier circuit input side, the other end is the other end of the AC power supply A short circuit having a short circuit control element connected to,
A controller that drives the first inverter circuit and controls a series of washing operations;
The control unit is output to both ends of a zero cross detection circuit that detects a zero cross of the voltage of the AC power supply using a photocoupler, a rotation speed detection unit that detects the rotation speed of the drum motor, and the smoothing capacitor. A DC voltage detection unit that detects a DC voltage Vd, and a short circuit signal generation unit that generates a short circuit signal for conducting the short circuit control element at a zero cross timing of an AC power source that detects a short circuit signal from a zero cross detection circuit,
The short-circuit signal generation unit generates the short-circuit signal from a zero-cross detection point of the AC power supply voltage as a starting point at least during a partial period of the dehydration process, and determines the pulse width Tw of the short-circuit signal as a target rotational speed of the drum motor. It is set based on the target voltage Vt of the DC voltage Vd set according to Nt and the detected value of the DC voltage Vd, and the DC voltage Vd is necessary for obtaining the target rotational speed Nt of the drum motor. A drum type washing machine characterized by controlling the pulse width Tw of the short circuit signal so as to have a constant magnitude,
Drum that corrects deviations Ta and Tb between the detection of the edge of the pulse signal at the rise and fall of the pulse signal and the zero cross point of the AC power source at the zero cross point detected by the zero cross detection circuit to the same time deviation Type washing machine.
前記圧縮機を駆動する圧縮機モータと、
前記平滑用コンデンサに並列に接続され、前記圧縮機モータを駆動制御する第2インバータ回路とを更に備え、
前記制御部は、前記第1インバータ回路とともに前記第2インバータ回路を駆動するように構成され、
前記制御部は、脱水工程と乾燥工程とを含む運転を行うために前記ドラムモータ及び前記圧縮機モータを同時に並行駆動する際に、前記ゼロクロス検出回路から検出されるゼロクロス点のズレTa、Tbを同じ時間のズレに補正する制御部により生成される前記短絡信号のパルス幅Twを制御し、前記直流電圧Vdを昇圧させるように制御を行う請求項1記載のドラム式洗濯機。 Drying means comprising at least a compressor, introducing air in the water tank through a circulation path, dehumidifying and heating;
A compressor motor for driving the compressor;
A second inverter circuit connected in parallel to the smoothing capacitor and drivingly controlling the compressor motor;
The control unit is configured to drive the second inverter circuit together with the first inverter circuit,
The controller controls the zero cross point deviations Ta and Tb detected from the zero cross detection circuit when simultaneously driving the drum motor and the compressor motor in parallel to perform an operation including a dehydration step and a drying step. The drum-type washing machine according to claim 1, wherein control is performed so as to control the pulse width Tw of the short-circuit signal generated by the control unit that corrects the deviation of the same time to boost the DC voltage Vd.
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